Question

8．某市對大氣進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5（直徑小于等于2.5um的懸浮顆粒物）其主要來源為燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣等． 因此，對PM2.5、SO₂、NOx等進(jìn)行研究具有重要意義．請回答下列問題：
（1）對PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣．若測得該試樣所含水溶性無機(jī)離子的化學(xué)組分及其平均濃度如下表：離子 K⁺ Na⁺ NH₄⁺ SO₄^2- NO₃^- Cl^-
    濃度/mol•L^-1 4×10^-6 6×10^-6 2×10^-5 4×10^-5 3×10^-5 2×10^-5
根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷PM2.5的酸堿性為酸性，試樣的pH值=4．
（2）為減少SO₂的排放，常采取的措施有：
將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料．已知：
H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol
C（s）+1/2O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol
寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol；
（3）汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉(zhuǎn)化
①已知?dú)飧字猩�成NO的反應(yīng)為：
N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0
若1mol空氣含有0.8molN₂和0.2molO₂，1300℃時(shí)在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡．測得NO為8×10^-4mol．計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)約為K=4×10^-6．
汽車啟動(dòng)后，氣缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移．
②汽車燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO（g）=2C（s）+O₂（g）已知該反應(yīng)的△H＞0，簡述該設(shè)想能否現(xiàn)的依據(jù)：該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)．根據(jù)△G=△H-T△S，△G＞0，不能實(shí)現(xiàn)．
③目前，在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染，其化學(xué)反應(yīng)方程式為2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$ 2CO₂+N₂．

Answer 1

分析 （1）觀察表格中發(fā)現(xiàn)NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性；
（2）利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，將②-①可得；
（3）①計(jì)算出平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量，結(jié)合平衡常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)原理分析判斷；
②根據(jù)G=△H-T•△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行；
③CO和NO催化氧化生成氮?dú)夂投�氧化碳�?/p>

解答 解：（1）觀察表格中發(fā)現(xiàn)NH₄⁺水解顯酸性，PM2.5的酸堿性為酸性．試樣的pH值根據(jù)溶液中電荷守恒計(jì)算H+離子濃度為10^-4，PH值為4，故答案為：酸性；4；
（2）①已知：①H₂ （g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）=H₂O（g）；△H=-241.81kJ•mol^-1，
②C （s）+$\frac{1}{3}$O₂ （g）=CO （g）；△H=-110.51kJ•mol^-1，
利用蓋斯定律，將②-①可得C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=（-110.51kJ•mol^-1）-（-241.81kJ•mol^-1）=++13l.3 kJ•mol^-1；
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=+13l.3 kJ•mol^-1；
（3）①已知?dú)飧字猩�成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0．若氣缸中進(jìn)入1mol空氣（1mol空氣含有0.8mol N₂和0.2mol O₂），1300℃時(shí)在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡．測得NO為8×10^-4mol，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量相同，計(jì)算平衡常數(shù)時(shí)可以用物質(zhì)的量代替平衡濃度計(jì)算，先計(jì)算物質(zhì)的平衡量，N₂為0.8mol-4×10^-4 mol，O₂為0.2mol-4×10^-4 mol，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式即可，書寫計(jì)算得K=$\frac{{c}^{2}（NO）}{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}$=$\frac{（8×1{0}^{-4}mol）^{2}}{（0.8-4×1{0}^{-4}）mol×（0.2-4×1{0}^{-4}）mol}$=4×10^-6，氣缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
故答案為：4×10^-6；溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
②2CO（g）=2C（s）+O₂（g），該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)．根據(jù)G=△H-T•△S，G＞0，不能實(shí)現(xiàn)；
故答案為：該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)．根據(jù)△G=△H-T△S，△G＞0，不能實(shí)現(xiàn)；
③CO和NO催化氧化生成氮?dú)夂投�氧化碳，反�?yīng)的化學(xué)方程式為：2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂+N₂，
故答案為：2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂+N₂；

點(diǎn)評 本題綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)知識，涉及離子的水解、PH值的計(jì)算、蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、自由能的應(yīng)用等，題目難度中等，注意相關(guān)知識的積累．